DE3013802C2 - Magneto-optical storage element - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein magnetooptisches Speicherelement, bestehend aus einer amorphen, eine uniaxiale Anisotropie der Magnetisierung aufweisenden Substanz aus einem Element der Seltenen Erden, einem Übergangsmetall und Zinn, nach Hauptpatent 29 11 992.The invention relates to a magneto-optical storage element consisting of an amorphous and a uniaxial one Anisotropy of the magnetization-exhibiting substance from a rare earth element, a Transition metal and tin, according to main patent 29 11 992.

Ein Speicherelement der genannten Zusammensetzung eignet sich gegenüber den bisher aus der DE-OS 23 40 475 bekannten magnetooptischen Speicherelementen besonders gut zur Speicherung von Information, da es eine vergrößerte Kerr- bzw. Faradaydrehung eines linear polarisierten Lichtstrahls bewirkt. Aufgabe der Erfindung ist es, für eine Speichervorrichtung weitere Ausgestaltungen eines derartigen amorphen, magnetooptischen Speicherelements auf der Basis von Zinn zu schaffen.A storage element of the composition mentioned is more suitable than that previously disclosed in DE-OS 23 40 475 known magneto-optical storage elements particularly good for storing information, because it causes an enlarged Kerr or Faraday rotation of a linearly polarized light beam. The object of the invention is to provide further configurations of such an amorphous, to create magneto-optical memory element based on tin.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß neben dem Übergangsmetall und dem Zinn als Seltene Erde Gadolinium verwendet wird.This object is achieved according to the invention in that, in addition to the transition metal and the tin as rare earth gadolinium is used.

Ein derartiges Speicherelement kann gemäß der SummenformelSuch a storage element can according to the empirical formula

(Cdi - vFe,)i - .Sn₁,(Cdi - vFe,) i - .Sn ₁ ,

aufgebaut sein, wobei 0,6 < .v < 0,9 0,001 < y < 0,25 ist.be constructed, where 0.6 <.v <0.9 0.001 < y < 0.25.

Wird ein derart aufgebautes schichtförmiges, magnetooptisches Speicherelement von der Kompensationstemperatur, auf der es sich befindet und die unterhalb der Zimmertemperatur (20⁰C) liegt, lokal auf eine Temperatur erhitzt, die in der Nähe seiner Kompensationstemperatur bzw. seiner Curie-Temperatur liegt, beispielsweise mittels eines fokussierten Laserstrahls, kann durch Anlegen eines äußeren, senkrecht zur Schichtoberfläche verlaufenden Magnetfeldes der erwärmte Schichtbereich in einer gewünschten Richtung senkrecht zur Schiehtoberflächc magnetisiert werden. Nach Abkühlen des erwärmten Schichtbereichs muß die Koerzitivfeldstärke ausreichen, um den unmagnetisierten Schichtbereich (Domäne) zu stabilisieren. Die Größe eines stabilisierten Schichtbereichs kann dabei einige μιη im Durchmesser betragen. Einem derartigen Schichtbereich wird, entsprechend der Richtung der Magnetisierung in seinem Innern, ein Informationswert zugeordnet der einer logischen »1« oder »0« entspricht. Mit Hilfe eines linear polarisierten Lichtstrahls wird über den magnetooptischen Faraday- bzw. Kerreffekt die Magnetisierungsrichtung des Schichtbereiches bzw. sein Informationsinhalt bestimmt. Durch die erfindungsgemüße Zusammensetzung des magnetooptischen Speicherelementes wird dabei erreicht, daß die Schwingungsebene des linear polarisierten Lichtstrahls um relativ große Winkel gedreht wird. Wird die in dem Speicherelement gespeicherte Information mit Hilfe des Faradayeffekts ausgelesen, so sollte sein Absorptionsvermögen möglichst klein sein, während beim Auslesen der Information mittels des Kerreffekts das Speicherelement ein möglichst gioßes Reflexionsvermögen besitzen sollte.If a layered, magneto-optical storage element constructed in this way is heated locally from the compensation temperature at which it is located and which is below room temperature (20 ^° C.) to a temperature which is close to its compensation temperature or its Curie temperature, for example By means of a focused laser beam, the heated layer area can be magnetized in a desired direction perpendicular to the layer surface by applying an external magnetic field running perpendicular to the layer surface. After the heated layer area has cooled down, the coercive field strength must be sufficient to stabilize the unmagnetized layer area (domain). The size of a stabilized layer area can be a few μm in diameter. An information value corresponding to a logical “1” or “0” is assigned to such a layer area, corresponding to the direction of the magnetization in its interior. With the aid of a linearly polarized light beam, the magneto-optical Faraday or Kerr effect is used to determine the direction of magnetization of the layer area or its information content. The inventive composition of the magneto-optical storage element ensures that the plane of oscillation of the linearly polarized light beam is rotated through relatively large angles. If the information stored in the memory element is read out with the aid of the Faraday effect, its absorption capacity should be as small as possible, while when the information is read out by means of the Kerr effect, the memory element should have the greatest possible reflectivity.

Anhand der Zeichnung weiden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigtExemplary embodiments of the invention are explained in more detail with the aid of the drawing. It shows

F i g. 1 eine schematisch dargestellte magnetooptische Speichervorrichtung mit einem magnetooptischen Speicherelement.F i g. 1 shows a schematically illustrated magneto-optical storage device with a magneto-optical Storage element.

F i g. 2 ein magnetooptisches Speicherelement mit einem zwischen zwei Elektroden liegenden Photoleiter.F i g. 2 shows a magneto-optical memory element with a photoconductor located between two electrodes.

F i g. 3 die Abhängigkeit der Kompensation- (Ti) undF i g. 3 the dependence of the compensation (Ti) and

Curietemperatur (T_L) von der Zinnkonzentration einer Gadolinium-Eisen-Schicht, undCurie temperature (T _L ) of the tin concentration of a gadolinium-iron layer, and

Fig.4a, b die Abhängigkeit der Kerr- (Θ;) und Faradaydrehung (Θρ) von der Zinnkonzentration.Fig.4a, b the dependence of the Kerr (Θ;) and Faraday rotation (Θρ) from the tin concentration.

In Fig. 1 ist eine magnetooptische Speichervorrichtung schematisch dargestellt. Eine transparente Trägerplatte 1 ist dabei mittels geeigneter Lager in /-RichtungIn Fig. 1 is a magneto-optical storage device shown schematically. A transparent carrier plate 1 is in / -direction by means of suitable bearings

J5 eines Koordinatensystems ijk verschiebbar angeordnet. Über einen Antrieb, beispielsweise einen Tauchspulenantrieb 2 (Lautsprechersystem), kann die Trägerplatte 1 in /-Richtung positioniert werden. Auf dieser Trägerplatte 1 ist ein schichtförmiges, auf einem Substrat 3 liegendes magnetooptisches Speicherelement 4 fest oder auswechselbar angebracht, wobei die /-Richtung parallel zu dessen Oberfläche verläuft.J5 of a coordinate system ijk arranged to be displaceable. The carrier plate 1 can be positioned in the / direction via a drive, for example a moving coil drive 2 (loudspeaker system). A layered magneto-optical memory element 4 lying on a substrate 3 is fixedly or interchangeably attached to this carrier plate 1, the / direction running parallel to its surface.

Auf einer zweiten Trägerplatte 5, die senkrecht zur ersten in /Richtung verschiebbar ist und ebenfalls durch einen Tauchspulenantrieb 6 positioniert werden kann, befinden sich die zum Schreiben (Speichern) bzw. Lesen erforderlichen optischen Komponenten. Eine entsprechende Grundeinheit eines Schreib-ZLesesystems besteht z. B. aus einer Laserdiode 7, deren Strahlung durch eine Abbildungsoptik 8 auf das Speicherelement 4 fokussiert ist, wodurch ein vorgewählter Speicherplatz zum Einschreiben von Information aufgeheizt wird. Durch Anlegen eines äußeren, in ^-Richtung bzw. senkrecht zur Schichtoberfläche des Speicherelementes 4 verlaufenden Magnetfeldes mittels einer Magnetspule 9 wird dann die Magnetisierung im vorgewählten Bereich des Speicherelementes 4 in die dem einzuschreibenden Informationswert zugeordnete Magnetisierungsrichtung umgeklappt.On a second carrier plate 5, which is perpendicular to the first in / direction and also through a moving coil drive 6 can be positioned, there are those for writing (storing) or reading required optical components. There is a corresponding basic unit of a write / read system z. B. from a laser diode 7, the radiation of which through imaging optics 8 onto the storage element 4 is focused, whereby a preselected memory location for writing information is heated. By applying an outer, in ^ -direction or perpendicular to the layer surface of the storage element 4 running magnetic field by means of a magnetic coil 9 is then the magnetization in the preselected Area of the memory element 4 in the direction of magnetization assigned to the information value to be written folded down.

Zum Auslesen wird das Licht vor dem Eintritt in das Speicherelement 4 durch den Polarisator 10 linear polarisiert. Hinter dem zum Polarisator 10 gekreuzten Polarisator 11 hängt die Lichtintensität von der Drehung der Polarisationsebene (Schwingungsebene)For reading out, the light is linear through the polarizer 10 before it enters the storage element 4 polarized. Behind the polarizer 11 crossed to the polarizer 10, the light intensity depends on the Rotation of the plane of polarization (plane of oscillation)

•^ des linear polarisierten Lichtes aufgrund der im Speicherelement 4 eingeschriebenen Information ab. Mittels einer Fotodiode 12 wird das Licht /ur Erzeugung eines Lesesignals detektiert.• ^ of the linearly polarized light due to the im Memory element 4 written information from. By means of a photodiode 12, the light becomes / ur Detected generation of a read signal.

Neben dieser Möglichkeit, die Information im Speicherelement 4 mit Hilfe des Faradayeffektes auszulesen, kann die gespeicherte Information ferner mittels des Kerreffektes ausgelesen werden. Da hierbei die an der Oberfläche des Speicherelements reflektierte Strahlung gemessen wird, ist ein entsprechender optischer Aufbau erforderlich, der von dem in F i g. 1 dargestellten abweicht.In addition to this option, the information in To read out memory element 4 with the aid of the Faraday effect, the stored information can also can be read out by means of the Kerre effect. Since this is reflected on the surface of the storage element Radiation is measured, a corresponding optical structure is required, which is different from that shown in FIG. 1 shown differs.

Durch geeignetes Positionieren der beiden Trägerplatten 1 und 5 zueinander kann die Schreib'/Leseeinheit über jeden Punkt des Speichermaierials geführt werden und dort Information einschreiben oder auslesen. Neben dem Speicherelement 4 befinden sich auf der Trägerplatte 1 zwei senkrecht zueinander in i- bzw. /Richtung verlaufende Streifenraster 13, deren Rasterperioden mit dem Abstand der Speicherplätze auf dem Speicherelement übereinstimmen. Dieses Streifenraster 13 wird von Lichtschranken abgetastet. Aus der Zahl der Helligkeitswechsel bei der Relativbewegung zwischen dem Streifenraster 13 und der Lichtschranke, die aus einer weiteren Laserdiode 14. einer weiteren Abbildungsoptik 15 und einer zusätzlichen Fotodiode 16 besteht, wird der zurückgelegte Weg in /- und /Richtung und damit die genaue Position ermittelt, an der z. B. eingeschrieben wird. Zum Auslesen bzw. zum Überschreiben der Information an dieser Position wird bei vorgegebener Soll-Position aus der Differenz zwischen Soll- und ist-Wert ein Regelsignal gewonnen, das die Tauchspulenantriebe 2 und 6 so ansteuert, daß die gewünschte Position wieder erreicht wird.By suitably positioning the two carrier plates 1 and 5 with respect to one another, the read / write unit can be guided over any point on the memory material and information can be written in or read out there. In addition to the storage element 4, there are on the carrier plate 1 two strip grids 13 running perpendicular to one another in the i or / direction, the grid periods of which correspond to the spacing of the storage locations on the storage element. This strip grid 13 is scanned by light barriers. From the number of changes in brightness during the relative movement between the stripe grid 13 and the light barrier, which consists of a further laser diode 14, further imaging optics 15 and an additional photodiode 16, the distance covered in / - and / direction and thus the exact position is determined , at the z. B. is enrolled. To read out or overwrite the information at this position, a control signal is obtained from the difference between the target and actual value at a given target position, which controls the plunger coil drives 2 and 6 so that the desired position is reached again.

F i g. 2 zeigt das schichtförmige magnetooptische Speicherelement 4, welches auf einem schichtförmigen, zwischen zwei transparenten, ebenen Elektroden 17 liegenden Fotoleiter 18 liegt. Die schichtförmige Struktur aus Elektroden 17 und Fotoleiter 18 liegt dabei direkt auf dem Substrat 3, das z. B. aus Glas bestehen kann. Um eine Information in einen Speicherplatz im magnetooptischen Speicherelement 4 einzuschreiben, wird der darunterliegende Fotoleiter 18 durch die obere transparente Elektrode 17 von einem Lichtstrahl, z. B. einem parallelen He-Ne-Laserstrahl 19, belichtet. Beim Anlegen eines Spannungspulses U an die transparenten Elektroden 17 fließt dann ein Strom durch die belichtete Zone des Fotoleiters 18 unterhalb der Speicherzelle. Die dabei erzeugte Joul'sche Wärme wird durch Wärmeleitung auf die darüberliegende Speicherzelle übertragen, so daß ein Umklappen der Magnetisierung M innerhalb der Speicherzelle bei nur geringer Intensität des Lichtstrahls 19 und unter Verwendung eines äußeren Magnetfeldes H möglich ist. Die Speicherzelle ist hierbei der vom Lichtstrahl 19 beleuchtete Bereich des magnetooptischen Speicherelements 4.F i g. 2 shows the layered magneto-optical memory element 4, which lies on a layered photoconductor 18 lying between two transparent, flat electrodes 17. The layered structure of electrodes 17 and photoconductor 18 lies directly on the substrate 3, the z. B. can be made of glass. In order to write information in a memory location in the magneto-optical memory element 4, the photoconductor 18 below is through the upper transparent electrode 17 of a light beam, for. B. a parallel He-Ne laser beam 19 is exposed. When a voltage pulse U is applied to the transparent electrodes 17, a current then flows through the exposed zone of the photoconductor 18 below the memory cell. The Joule heat generated in this process is transferred to the storage cell above it by conduction, so that the magnetization M within the storage cell can be flipped over with only a low intensity of the light beam 19 and using an external magnetic field H. The memory cell is here the area of the magneto-optical memory element 4 illuminated by the light beam 19.

Natürlich kann das magnetooptische Speicherelement 4 auch ohne Fotoleiter betrieben werden. Die entsprechenden Intensitäten der Lichtstrahlen 19 bzw. die Laserleistungen müßten dann jedoch erhöht werden.Of course, the magneto-optical storage element 4 can also be operated without a photoconductor. the corresponding intensities of the light beams 19 or the laser powers would then have to be increased.

Ein Ausführungsbeispiel magnetooptischer Speicherelemente 4 besteht aus amorphen, ferrimagnetischen (Gdi _ ₍Fe_t)i _ ^n,-Schichten, die in einer Hochvakuumbedampfungsanlage der Firma Balzers (BAK 550) bei 6· 10-⁸ bis 1 · 10~⁷Torr hergestellt sind. Die Anlage besitzt ein Cryopumpsystein (K20 Philips), so daß keine Verunreinigung durch Kohlenwasserstoffe auftritt.An embodiment of magneto-optical storage elements 4 is composed of amorphous ferrimagnetic (Gdi _ _{(Fe t)} i _ ^ n, the prepared layers in a Hochvakuumbedampfungsanlage Balzers (BAK 550) at 6 x 10 ^-8 to 1 x 10 ^-7 Torr The system has a cryopumpsystein (K20 Philips) so that there is no contamination by hydrocarbons.

Die einzelnen Stoffkomponenten Gd. Fe und Sn (Reinheit: Gd 99.9%; Fc 9y,95%. Sn 99.99W₀; Firma Materials Res. GmbH) werden aus drei separaten, wassergekühlten Kupfertiegeln mit Hilfe von Elektronenstrahlen gleichzeitig verdampft. Die Kupfertiegel befinden sich dabei in den Ecken eines gleichseitigen > Dreiecks, während der Abstand zwischen den Kupfertiegeln und dem Substrat ca. 56 cm beträgt. Gdi _ ,Fo, wird für alle Schichtzusammensetzungen mit einem festen Aufdampfraten-Verhältnis von 0,5 nm/s Gd und 0,6 nm/s Fe aufgedampft, während der Sn-Anteil zur Herstellung unterschiedlicher Speicherelemente 4 von 0,1 nm/s in Schritten von 0,05 nm/s bis 0,4 nm/s erhöht wird. Als Substrate 3 werden Glasobjektträger (Firma Dargatz) verwendet, die selbst nur einen untergeordneten Einfluß auf die magnetischen bzw. magnetooptisehen Eigenschaften des Speicherelementes 4 (Speicherschicht) ausüben.The individual material components Gd. Fe and Sn (purity: Gd 99.9%; Fc 9y, 95%. Sn 99.99W ₀ ; from Materials Res. GmbH) are evaporated simultaneously from three separate, water-cooled copper crucibles with the help of electron beams. The copper crucibles are located in the corners of an equilateral triangle, while the distance between the copper crucibles and the substrate is approx. 56 cm. Gdi _, Fo, is evaporated for all layer compositions with a fixed evaporation rate ratio of 0.5 nm / s Gd and 0.6 nm / s Fe, while the Sn portion for the production of different storage elements 4 is 0.1 nm / s is increased in steps of 0.05 nm / s to 0.4 nm / s. Glass slides (Dargatz) are used as substrates 3, which themselves exert only a subordinate influence on the magnetic or magneto-optical properties of the storage element 4 (storage layer).

Die unter diesen Bedingungen hergestellten Speicherschichten 4 besitzen folgende Zusammensetzung: The storage layers 4 produced under these conditions have the following composition:

mit y = 0,02; C04; 0.06: 0,08; 0.10: 0,12; 0,16; und 0,20. Dabei stellt yden Zinnanteil an der gesamten, auf eins bezogenen Stoffzusammensetzung dar. y = 0,02 entspricht dabei einem Anteil von 2,0 Atom-% an der Zusammensetzung. Alle Speicherschichten 4 besitzen eine durchschnittliche Dicke von 100 bis 200 ηm. Mit Hilfe von Röntgenbeugungsexperimenten konnte ihre amorphe Struktur nachgewiesen werden.with y = 0.02; C04; 0.06: 0.08; 0.10: 0.12; 0.16; and 0.20. Here y represents the proportion of tin in the total composition of matter related to one. Y = 0.02 corresponds to a proportion of 2.0 atomic% in the composition. All storage layers 4 have an average thickness of 100 to 200 μm. With the help of X-ray diffraction experiments, their amorphous structure could be demonstrated.

In Fig. 3 sind für o.ie verschiedenen Speicherschichten 4 der oben angegebenen Zusammensetzung die Kompensationstemperaturen Tk in Abhängigkeit des jeweiligen Zinngehalts y dargestellt. Man erkennt, daß die Lage der Kompensationstemperatur Tk, die für den thermomagnetischen Einschreib-(Speicherungs-)Prozeß eine wesentliche Rolle spielt, durch Veränderung des Zinngehalts y in weiten Bereichen (z. B. zwischen 50 K und 310 K) variiert werden kann. Die Kompensationstemperatur Tk sinkt dabei mit steigendem Zintige- In FIG. 3, the compensation temperatures Tk are shown for the various storage layers 4 of the above-mentioned composition as a function of the respective tin content y. It can be seen that the position of the compensation temperature Tk, which plays an essential role in the thermomagnetic writing (storage) process, can be varied over a wide range (e.g. between 50 K and 310 K) by changing the tin content y. The compensation temperature Tk decreases with increasing tin

->'< halt yund konstantem Gd — Fe-Gehalt.-> '<holds y and constant Gd - Fe content.

Durch die Größe der Kompensationstemperatur 7Ά werden die Bedingungen für thermomagnetisches Einschreiben (z. B. Laserleistung, externes Magnetfeld) wesentlich bestimmt. Daher wird seitens der Anwender gefordert, daß die Kompensationstemperatur Tk auf den jeweiligen Schichtoberflächen, die im angegebenen Ausführungsbeispiel bei 35 ■ 25 cm² liegen, nur um wenige Temperaturgrade von Ort zu Ort schwanken darf, so daß hohe Anforderungen an die Homogenität der Speicherschicht 4 gestellt sind. Durch Drehung des Substrattellers während des Aufdampfprozesses wird jedoch eine gute Homogenität der Schicht bezüglich ihrer Zusammensetzung und ihrer magnetischen bzw. magnetooptischen Eigenschaften erreicht.The conditions for thermomagnetic writing (e.g. laser power, external magnetic field) are essentially determined by the size of the compensation temperature 7Ά. The user therefore demands that the compensation temperature Tk on the respective layer surfaces, which in the specified embodiment is 35 · 25 cm ² , may only fluctuate by a few temperature degrees from place to place, so that high demands are made on the homogeneity of the storage layer 4 are. By rotating the substrate plate during the vapor deposition process, however, a good homogeneity of the layer with regard to its composition and its magnetic or magneto-optical properties is achieved.

In den Fig. 4a bzw. 4b ist die Kerrdrehung Θα (in Grad) bzw. die Faradaydrehung Θρ(ίη 10⁵ Grad/cm) in Abhängigkeit des Zinngehalts y dargestellt. Die Kerr- bzw. Faradaydrehung Θα bzw. Θ/.- steigt dabei besonders stark im Bereich kleiner Zinnkonzentrationen y an, z. B.4a and 4b show the Kerr rotation Θα (in degrees) and the Faraday rotation Θρ (ίη 10 ⁵ degrees / cm) as a function of the tin content y . The Kerr or Faraday rotation Θα or Θ /.- increases particularly strongly in the range of low tin concentrations y , z. B.

w> im Bereich 0,001 <yi 0,05, und liegt durchweg über der Kerr- bzw. Faradaydrehung entsprechend dotierter GdFeBi-Schichten. Bei größeren Zinnanteilen y ändert sich dagegen die Kerr- bzw. Faradaydrehung nur noch wenig.w> in the range 0.001 <yi 0.05, and is consistently above the Kerr or Faraday rotation doped GdFeBi layers accordingly. With larger amounts of tin, y changes on the other hand, the Kerr or Faraday rotation is only slightly different.

t>i Lim Strukturänderungen des amorphen Zustandes derartiger GdFeSn-Schichten zu erfassen, die mit irreversiblen Änderungen der magnetischen und magnetooptischen Eigenschaften der Schichten verbundent> i Lim structural changes of the amorphous state such GdFeSn layers to detect, with irreversible changes in the magnetic and magneto-optical Properties of the layers connected

sind, wurde ferner ihr thermisches Verhalten gemessen, d. h., die optische Durchlässigkeit für Licht einer bestimmten Wellenlänge (633 nm) in Abhängigkeit von der Schichttemperatur für Schichten mit steigendem Zinn-Anteil. Danach zeigt sich, daß oberhalb einer ^ bestimmten kritischen Schichttemperatur T die optische Durchlässigkeit sprunghaft ansteigt, da sich bei dieser Temperatur T' die amorphe Schichtstruktur durch Kristallisation und Oxidation stark verändert. Es wurde ferner festgestellt, daß sich die kritische >» Schichttemperatur T mit steigendem Zinnanteil zu höheren Werten verschiebt, so daß ein steigender Zinnanteil die Stabilität einer Schicht hinsichtlich der Änderung ihres amorphen Zustandes in Abhängigkeit von der Temperatur erhöht. '^r>their thermal behavior was also measured, ie the optical transmittance for light of a certain wavelength (633 nm) as a function of the layer temperature for layers with increasing tin content. Thereafter, that above a certain critical bed temperature T ^ the optical transmittance rises suddenly because a distinct change in amorphous layer structure by crystallisation and oxidation at this temperature T 'is shown. It was also found that the critical layer temperature T shifts to higher values with an increasing proportion of tin, so that an increasing proportion of tin increases the stability of a layer with regard to the change in its amorphous state as a function of temperature. ' ^r >

Das thermomagnetische Einschreiben von Information in die im Ausführungsbeispiel angegebenen Speicherschichten kann z. B. mittels eines Lasers und eines von außen an die Speicherschicht 4 angelegten Magnetfeldes H sowie mittels Kompensationspunkt- ^x schalten erfolgen.The thermomagnetic writing of information in the storage layers specified in the embodiment can, for. B. by means of a laser and a magnetic field H applied from the outside to the storage layer 4 and by means of compensation point ^x switching.

Beim Kompensationspunktschalten wird die Temperaturabhängigkeit der Koerzitivfeldstärke H_c (Polstelle von H_c ander materialspezifischen Kompensationstemperatur) ausgenutzt. Diese Polstelle ist die Folge des Verschwindens der Sättigungsmagnetisierung am Kompensationspunkt, was auf die Kompensation der verschiedenen magnetischen Untergitter zurückzuführen ist. Das Material ist bei 7i aber durchaus magnetisch geordnet. Dieser Ordnungszustand wird magnetoop- ^jn tisch ausgelesen. Die Speicherschicht wird beim Kompensatiospunktschalten in der Nähe der Kompensationstemperatur gehalten. Der adressierte Speicherplatz wird erwärmt (Laser), wobei das zum Schalten benötigte Feld H mit etwa (T- T/,)-' abnimmt, so daß nur die Magnetisierung des erwärmten Bereiches durch das äußere Schaltfeld Hausgerichtet wird.When switching the compensation point, the temperature dependency of the coercive field strength H _c (pole of H _{c on the} material-specific compensation temperature) is used. This pole is the result of the disappearance of the saturation magnetization at the compensation point, which is due to the compensation of the various magnetic sublattices. At 7i, however, the material is organized magnetically. This state of order is read out ^{magneto-optically.} The storage layer is kept close to the compensation temperature when the compensation point is switched. The addressed memory location is heated (laser), the field H required for switching decreasing by approximately (T-T /,) - ' , so that only the magnetization of the heated area is aligned by the external switching field H.

In den amorphen (Gdi _ ,Fe,)i - ιΖη,-Schichten der oben angegebenen Zusammensetzung, deren Kompensationstemperaturen Tk zwischen 0 K und 500 K liegen. fürIn the amorphous (Gdi _, Fe,) i - ιΖη, layers of the composition given above, the compensation temperatures Tk of which are between 0 K and 500 K. for

zwischen 0 K und 310 K (F i g. 3). können mit Energien von 0,1 · 1O~⁷-O,3 ■ 10 "⁷ ). bei äußeren Magnetfeldern von 0 —40Oe, Domänen mit einem Durchmesser von 5— 10 μηι eingeschrieben werden. Das Domänenmuster ist stabil und kann sowohl durch Anlegen eines höheren externen Magnetfeldes (H > 40Oe) entgegen der Feldrichtung beim Einschreiben oder auch durch erneutes Schallen in entgegengesetzter Richtung gelöscht werden.between 0 K and 310 K (Fig. 3). domains with a diameter of 5-10 μm can be inscribed with energies of 0.1 · 10 ~ ⁷ -O, 3 ^{· 10 "7} ) with external magnetic fields of 0-40Oe. The domain pattern is stable and can be applied by applying a higher external magnetic field (H > 40Oe) against the direction of the field when writing or by sounding again in the opposite direction.

Domänengröße und Schaltzeit sind sowohl vom externen Magnetfeld H als auch von der Laserleistung abhängig. Bei den angegebenen Energien liegen die typischen Schaltzeilen zwischen 0,5 — 2 \is. Domain size and switching time are dependent on both the external magnetic field H and the laser power. For the energies given, the typical switching lines are between 0.5 and 2 \ is.

Werden die Speicherschichten 4 mit einem Fotoleiter 18 kombiniert, so kann die Einschreibempfindlichkeit erheblich gesteigert werden. Bei einer solchen Kombination wird der Fotoleiter 18 als »Substrat« benutzt (im Gegensatz zur sonst verwendeten Glas/Schicht-Kombination). Die Rauhigkeit des Fotoleiters 18 bzw. die der Elektrodenoberfläche 17 (Rauhigkeit einige μιη) führt zu einer stärkeren Haftung der magnetischen Wände und somit, abhängig von der Stärke der Rauhigkeit, zu einer Veränderung der Temperaturbeständigkeit der Koerzitivfeldstärke Hc Diese steigt bei gleicher Temperatur in Abhängigkeit von der Rauhigkeit der verwendeten Unterlage etwa um den Faktor 2 bis 5 bis zur erwähnten Rauhigkeit von einigen μιη an, wobei die Kompensationstemperatur Tk unverändert bleibt. Infolgedessen können mit den Energien, die zum Einschreiben von Information in glatte Schichten erforderlich sind, bei gleicher Größe der Kompensationstemperatur Tk keine Informationen in rauhe Schichten eingeschrieben werden. Mittels einer geeigneten Zusammensetzungsänderung (Änderung des Zn-Anteils) kann die Größe der Kompensationstemperatur H_c so weit erniedrigt werden (siehe F i g. 3), daß die Temperaturabhängigkeit der Koerzitivfeldstärke H_c wieder einen ähnlichen Verlauf zeigt wie beim Aufbringen der Speicherschicht auf eine glatte Oberfläche (Glas).If the storage layers 4 are combined with a photoconductor 18, the writing sensitivity can be increased considerably. With such a combination, the photoconductor 18 is used as a “substrate” (in contrast to the otherwise used glass / layer combination). The roughness of the photoconductor 18 or that of the electrode surface 17 (roughness a few μm) leads to a stronger adhesion of the magnetic walls and thus, depending on the strength of the roughness, to a change in the temperature resistance of the coercive field strength Hc the roughness of the base used approximately by a factor of 2 to 5 up to the aforementioned roughness of a few μm, the compensation temperature Tk remaining unchanged. As a result, with the energies required for writing information in smooth layers, no information can be written in rough layers with the same size of the compensation temperature Tk. By means of a suitable change in composition (change in the Zn proportion), the size of the compensation temperature H _c can be reduced so much (see FIG. 3) that the temperature dependence of the coercive field strength H _c again shows a course similar to that when the storage layer is applied to a smooth surface (glass).

Das Auslesen der Information wird mit polarisiertem Licht, z. B. Laserlicht der Wellenlänge λ = 633 nm, vorgenommen. Der Fotoleiter 18 bzw. die Elektroden 17 sind so gewählt, daß sie bei dieser Wellenlänge transparent sind. Der Ausleseprozeß kann dann sowohl in Reflexion erfolgen als auch in Transmission.The information is read out with polarized light, e.g. B. Laser light with a wavelength of λ = 633 nm, performed. The photoconductor 18 and the electrodes 17 are chosen so that they are at this wavelength are transparent. The readout process can then take place both in reflection and in transmission.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Magnetooptisches Speicherelement, bestehend aus einer amorphen, eine uniaxiale Anisotropie der Magnetisierung aufweisenden Substanz aus einem Element der Seltenen Erden (R), einem Übergangsmetall (M) und Zinn (Sn), nach Hauptpatent 29 11 992, dadurch gekennzeichnet, daß die Seltene Erde Gadolinium (R = Gd) ist.1. Magneto-optical storage element, consisting of an amorphous, a uniaxial anisotropy of the Substance with magnetization made from a rare earth element (R), a transition metal (M) and tin (Sn), according to the main patent 29 11 992, characterized in that the rare earth is gadolinium (R = Gd). 2. Magnetooptisches Speicherelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Übergangsmetall Eisen (M = Fe) ist.2. Magneto-optical memory element according to claim 1, characterized in that the transition metal Is iron (M = Fe). 3. Magnetooptisches Speicherelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es nach der Summenformel3. Magneto-optical memory element according to claim 1 or 2, characterized in that it according to the empirical formula (Gd] _ »Fe,)i _ ySn_y
aufgebau: ist, und(Gd] _ »Fe,) i _ ySn _y
built up: is, and 0.6 < χ < 0,9
und 0,001 < y < 0,25 ist.0.6 < χ <0.9
and 0.001 < y <0.25. 4. Magnetooptisches Speicherelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß χ = 0,74 ist.4. Magneto-optical memory element according to claim 3, characterized in that χ = 0.74. 5. Magnetooptisches Speicherelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß 0,001 < y < 0,005 ist.5. Magneto-optical memory element according to claim 4, characterized in that 0.001 < y <0.005.